CN100585127C - 控制矿山工作面中支撑单元运动的支撑控制器 - Google Patents

Abstract

一种用于控制矿山工作面中支撑单元运动的支撑控制器，具有一个中央控制器(50，51)和多个控制单元，每个支撑单元(1-18)分别在地点上和功能上对应于这些控制单元中的一个控制单元(护板控制器)。所述护板控制器(34)通过两根总线导线(58，59)与中央控制器(50，51)相连接，并且相互连接，通过所述总线导线，为了输入控制指令，每个护板控制器(34)可以由中央控制器(50，51)或相邻的护板控制器(34)来调用。每个护板控制器被如此编程：通过总线导线传来的、由分别对应于要调用的护板控制器(34)的码字所占用的控制指令可以被传输到该护板控制器(34)以执行。通过同种类型的第二根总线导线(58，59)(并行总线)传来的、未由分别对应于要调用的护板控制器(34)的码字所占用的信号被进一步转发到相邻的护板控制器。

Description

控制矿山工作面中支撑单元运动的支撑控制器

本发明涉及一种用于控制矿山工作面中支撑单元运动的支撑控制器。

这种控制器例如由DE10207698.7A1(TBT2104)以及DE19982113.5-24A1(TBT9805)已知。

在这种支撑控制器中，各个支撑单元(在该申请中称为“护板(Schilde)”)可以由一个中央控制器出发或者通过各个控制单元来控制，这些控制单元分别对应于一个护板(护板控制器)。其中从护板控制器中的一个出发，可以分别控制相邻的或者多个相邻的护板。基本上控制信号通过一根所有护板控制器共用的导线传送到所有的护板控制器。然而所述的护板控制器被如此编程，使得只有对应于和控制指令一起发送的码字的护板控制器做出响应，并执行开关指令。其他所有护板控制器将控制信号与码字一起继续转发。

当输入一条控制指令时，占用了整个导线(总线导线)。

本发明的任务是实现一种支撑控制器，其中能够很容易地找到护板控制器中的故障，并且当设备出现故障时仍然能够继续工作。

其解决方案如下：

用于控制矿山工作面中支撑单元运动的支撑控制器，具有一个中央控制器，并且具有多个护板控制器，每个单独的护板控制器分别在地点上和功能上对应于一个支撑单元；护板控制器通过总线导线与中央控制器相连接，并且这些护板控制器通过所述总线导线相互连接，控制指令能够通过所述总线导线从中央控制器或一个相邻的护板控制器被馈送到所有的护板控制器；每个护板控制器存储一个与相应的护板控制器唯一地相关联的码字；通过总线导线馈送的信号包含一个码字；每个护板控制器以下列方式被编程：通过所述总线导线接收到的、包含与相应护板控制器相关联的码字的信号被传输到该护板控制器以执行，其中所述护板控制器通过两根并行的总线导线与中央控制器相连接，并且所述护板控制器通过这两根并行的总线导线相互连接，所有包含控制指令和测量数据的数字信号均能够通过其中的第一根或第二根总线导线来馈送；每个所述护板控制器以下列方式被编程：通过其中一根总线导线接收到的信号被传递到一个输入元件以执行下列操作：包含与分别被调用的护板控制器相关联的码字的控制信号被传递到该护板控制器的相应操作单元以用于执行；同时并且无延迟地，在另一根总线导线上发出确认信号，确认指令信号的接收和/或执行，在其中一根总线导线上接收到的、不包含与相应护板控制器相关联的信号被馈送到相邻的护板控制器。由于工作面很长，存在这样的危险：即从一个护板控制器到另一个护板控制器的信号会发生强烈的衰减，以至于该信号不能够由远处的护板控制器、尤其是中央控制器接收到。

根据本发明的一种实施方式，这一问题通过采用两根总线导线和所有重叠发送的信号得以避免。其中所述护板控制器具有一个放大器，用于未由分别对应于被调用的护板控制器的码字所占用的信号，该信号通过两根总线导线中的至少一根总线导线输入。

根据本发明，可以与控制信号的输入无关地同时将测量信号和其他状态信号传送到操作员或中央控制器。同样对于每个控制信号，也可以同时并且无时延地给出一个应答信号，通过这个应答信号来输入和/或执行控制指令。

下面参照附图描述本发明的实施例。

图1：工作面及支撑单元的截面图。

图2：截煤机和支撑单元组的示意图。

图3：中央控制器和护板控制器的示意结构图。

在图1中示出了支撑单元1-18中的一个支撑单元。在图2中示出了多个支撑单元1至18。所述支撑单元沿着矿层20排列。用一个采掘机械中的切割装置23、24在采掘方向22上对矿层20进行开采。在该实施例中采掘机械是截煤机21的形式。

截煤机21可以借助于一个图中未示出的截煤钢索在采掘方向19上行进。它具有两个以不同高度设置的切割辊23、24，对煤壁进行铣削。开采下来的煤由截煤机(也称为“辊装机”)装载到传送带上。传送带由一个流槽25构成，其中一个铠装传送带沿着煤面移动。截煤机21可沿着煤面行进。流槽25被划分成各个单元，它们尽管相互连接，但是可以在采掘方向22上彼此相对移动。每个单元通过一个气缸活塞单元(步进活塞)29作为动力产生装置与支撑单元1-18中的一个支撑单元相连接。每个支撑单元用于支撑工作面。为此采用了另一个气缸活塞单元30，它将一个底板相对于一个顶板撑开。所述顶板在其前面的朝向矿层的末端具有一个所谓的煤防撞缓冲器48。这里它是一个可在被开采的煤壁前面翻起的挡板。所述煤防撞缓冲器必须在截煤机21行进到此之前高高翻起。为此还采用了另外一个未示出的气缸活塞单元。这里各支撑单元的这些功能元件仅仅作为实例给出。还存在其它的功能元件；对于本发明的理解不需要再提及和描述这些其它的功能元件。

对于每个动力产生装置，如已经提到的，它是液压气缸/活塞单元。

这些气缸/活塞单元通过阀门44、先导阀45来操作。在先导阀上固定了一个阀门控制器40，即一个外壳和位于其中的阀门控制器。

在图2中，截煤机向右移动。因此支撑单元17的煤防撞缓冲器必须翻回。另一方面，在行进方向19上位于截煤机21后面的支撑单元9上，流槽25的单元向前推进到被开采的煤壁上。同样，后面的支撑单元8、7、6、5、4在前进过程中顺次推进到工作面或被开采的煤壁上。在这些支撑单元上，煤防撞缓冲器被再次翻到下面。支撑单元3、2、1已经复位，并保持在其位置上，直到截煤机再次向右边靠近。对上述运动的控制一部分与运动和截煤机的瞬时位置无关地自动进行，一部分手动完成。为此，每个支撑单元1-18分别配备有一个护板控制器34。每组支撑单元或护板控制器对应于一个工作面控制器33。一个护板控制器34分别与一个支撑单元1-18相对应，并且分别通过一个阀门控制器40(微处理器)与支撑单元1、2、3...(至18)的共同的动力发生装置的先导阀45和主控阀44相连接。

每个护板控制器都用作中央支撑控制器。然而一组由多个护板控制器构成的控制器组之上可以设置一个工作面控制器33，或者所有的护板控制器之上也可以设置一个中央支撑控制器(主控中央控制器50和/或辅助中央控制器51)，所述中央支撑控制器与护板控制器相连接。在图2中示出了一种这样的实施方式。

中央控制器由主控中央控制器50和辅助中央控制器51组成。

电缆58(总线导线)将所有的护板控制器34相互连接。通过每个护板控制器进一步给出支撑指令。通过所述支撑指令，在一个特定的护板中执行特定的支撑功能，例如开采、挖掘迈进、压实。所述支撑指令由所有的护板控制器34通过总线导线58接收，并进一步传送。一个工作面控制器的所有支撑指令被直接传送到与该工作面控制器直接相连的护板控制器。然后从这个护板控制器出发，所述支撑指令通过总线导线58到达所有其他的护板控制器34。然而通过一种预定的编码，护板控制器1-18中只有一个、或者只有一组护板控制器被激活，以执行相应的支撑功能。然后被激活的护板控制器将接收到的支撑指令转换为阀门控制指令，用于控制对应于相关支撑单元的控制阀或主控阀。

自动执行所述功能以及功能的执行过程例如在DE-A119546427.3中进行了描述。

控制装置37用于中央手动执行指令的输入，它作为手动设备来实现，并由操作员来操作。为了输入指令，操作员可以站在工作面外面，或者至少远离当前的采掘地点。

所述手动设备通过无线电与工作面控制装置33的无线电接收机38进行通信。长方形的手动设备在一个面(控制面)上具有操作键。通过这些操作键可以将代码输入到分别要操作的支撑控制器(护板控制器34.1、34.2...中的一个)中，并且可以发出支撑指令，以执行所希望的功能或所希望的功能流程(例如开采或挖掘迈进)。例如将手动设备的天线39用于无线传输。

当操作员将手动设备沿其纵轴旋转180度时，他将看到手动设备的控制面。它设置有两个二极管、一个显示器以及其他的按键。操作员可以用他的头顶矿灯照亮这两个二极管。只有当他例如用手指揭开一个二极管时，手动设备才能执行控制功能。为了进行控制，操作员输入要控制的支撑单元的代码。这样，手动设备通过红外发送器/接收器35与通过代码进行应答的工作面控制器33上的调谐红外发送器/接收器36相连接。现在借助于一个按键可以对特定的功能或工作状态进行询问。为此在工作面控制器中存入一个程序，利用该程序，对一个特定护板(支撑单元)的功能、工作状态和功能流程进行询问的顺序可以被传送到通过代码进行应答的护板控制器并被执行。然后所接收到的数据借助于红外发送器/接收器35、36被传输到手动设备，并显示在显示器上。通过这种方式，操作员可以由此确定一个特定的支撑单元是否具有完全的工作能力，或者功能元件或控制元件是否需要维护或更换。

这样，用很少的操作费用就能够实现截煤机和支撑单元的安全、无干扰且可靠的操作。由此可见，在地下作业中也可以对所需的位置和方向信号实现这种无干扰的无线传输，并且在工作面长度非常长的情况下也可以通过一个或很少的几个无线电接收机对支撑控制器进行可靠的控制。为此，控制装置具有以下特点：传输到一个或者各个控制装置的信号被进一步转发到其他的控制装置，并且通过共用的计算能力可以对要分别做出响应的支撑单元进行可靠的分析计算。此外其技术上的实现参照DE19546427.3。

如已经说明的，护板控制器34通过电缆58相互连接，所述电缆在当前的实施方式中仅具有两根芯线，分别用于串行传输码字和支撑指令。只有其存储的码字与传输的码字一致的那些护板控制器34/支撑单元才做出响应。电缆58是双芯电缆，它以总线导线的形式从一个护板控制器34延伸到下一个护板控制器，并通过位于其间的护板控制器34将主控中央控制器50和辅助中央控制器51相互连接。

根据本发明，除了目前所用的单个的双芯电缆58之外，也可以并行地铺设两根双芯电缆59，在本申请中称为并行总线。在本申请中电缆58、59也被称为总线导线。

各个护板控制器34中的电缆布线原理在图3中示出。图中示出了多个护板控制器中的两个护板控制器34.1和34.2。所述护板控制器通过总线导线58和59与主控中央控制器50和辅助中央控制器51相连。总线导线58具有两根芯线58.1和58.2；总线导线59具有两根芯线59.1和59.2。

两根总线导线总共有四根芯线，将护板控制器34.1、34.2...的输入元件52连接起来。从这个输入元件出发，到来的信号在护板控制器中被处理，即首先检验一起发送的码字与所存储的、对应于各护板控制器的码字是否一致。只要所传输的信号是控制信号，就进行相应的处理，并进一步转发到先前所描述的护板的相应功能元件。

然后每个总线导线的一根芯线58.2或59.2被分别引至一个开关元件53。相应的线经由输出端离开开关元件53，然后被引至相邻护板控制器34.2的相应开关元件53。在开关元件53中，这两根芯线58.2和59.2被同时地或者单独地分开。

总线导线58或59的另一根线58.1或59.1被引至一个放大器元件54。相应的线分别从放大器元件的输出端被引至相邻护板控制器34.2...的放大器元件。每个护板控制器34.1、34.2...分别具有另一个“右侧的”输入元件52，它接收并处理来自右侧的信号，即来自辅助中央控制器51或者另一个位于右侧的护板控制器34.3...的信号。相邻的护板控制器34.1、34.2再次通过两根分别具有两根线的电缆被连接。

开关53及其两个开关元件以通常的方式闭合，以实现导通。然而当出现干扰时总线导线被分开。这样一方面便于故障查找。为此，由一个控制装置(主控中央控制器、辅助中央控制器、手动设备、工作面控制器或者护板控制器)将位于右侧或左侧的护板控制器的开关元件单独地或者按顺序打开，然后输入控制信号。由于做出响应的护板控制器立即对控制信号进行应答，可以确定在护板控制单元中那个护板控制器发生了故障。另一方面可以在故障情况下实现分隔，以将发生故障的护板控制器隔离，并从一根或多根总线导线上拆下。这样，仍然可以对其他的护板控制器进行控制，可以实现故障排除，而不会使工作面停工。

在放大器元件54中对到来的数字信号进行更新。由此可以在放大器元件中确定到来的信号是否超出了一个特别预先确定的阈值。如果超出了这个阈值，则在输出端产生强度增大的信号，最好是具有最初的强度，从而确保了信号通过所有护板控制器进行传导。尤其是提供了这种类型的放大器，因为控制信号、测量信号等是以数字形式传输的。

当仅由一个中央控制器50、51或由输入装置37(图2)将控制指令输入到系统中时，可以将控制指令分别通过自由的总线导线58或59来传递。其中控制指令以所描述的方式通过各个护板控制器34.1、34.2...被传导。只有其存储的码字与和控制信号一起给出的码字相一致的护板控制器做出响应。相应控制信号的接收和/或执行可以通过一个应答信号进行应答，因为它被提供给两个总线导线58或59中的一个。应答可以立即无时延地进行，从而在输入装置处，即在主控中央控制器50、辅助中央控制器51或者控制装置37处，也可以实现立即的控制。相应的控制信号被进一步传送到阀门控制器40(图1)。这样，先导阀45的调整电磁体被激励，并驱动动力发生装置30的相应主控阀44。现在也可以通过总线导线传送回压力传感器的信号，所述压力传感器是为了控制和监控每个动力发生装置和/或阀门而设置的。

附图标记：

1-18.支撑单元1至18

19。切割方向19

20.矿层20

21.采掘机械截煤机21

22.采掘方向22

23.切割方向切割辊23、24

24.切割装置切割辊

25.传送带，流槽，单元25

26.底板

27.顶板

28.轮28

29.气缸活塞单元，步进活塞，动力产生装置29

30.气缸活塞单元，动力产生装置

31.计算机，微处理器31

32.无线电接收器32

33.工作面控制器，中央支撑控制器，工作面控制装置

34.控制装置34，护板控制器，护板控制装置，支撑控制器

35.红外发送器/接收器35

36.红外发送器/接收器36

37.控制装置，手动设备

38.天线，无线电接收机

39.手动设备的天线

40.阀门控制器，微处理器，控制装置40

41.传感器

42.供电网络

44.控制阀44

45.先导阀，控制阀45

46.指令电缆46

47. 调整电磁体47

48. 煤防撞缓冲器48

50. 主控中央控制器

51. 辅助中央控制器

52. 输入元件

53. 开关元件

54. 放大器元件，更新

58. 电缆，总线导线

58.1 芯线

58.2 芯线

59. 电缆，总线导线，并行总线

59.1 芯线

59.2 芯线

Claims (3)

1.用于控制矿山工作面中支撑单元运动的支撑控制器，

具有一个中央控制器，并且

具有多个护板控制器，每个单独的护板控制器分别在地点上和功能上对应于一个支撑单元；

护板控制器通过总线导线与中央控制器相连接，并且这些护板控制器通过所述总线导线相互连接，控制指令能够通过所述总线导线从中央控制器或一个相邻的护板控制器被馈送到所有的护板控制器；

每个护板控制器存储一个与相应的护板控制器唯一地相关联的码字；

通过总线导线馈送的信号包含一个码字；

每个护板控制器以下列方式被编程：通过所述总线导线接收到的、包含与相应护板控制器相关联的码字的信号被传输到该护板控制器以执行，其特征在于，

所述护板控制器通过两根并行的总线导线与中央控制器相连接，并且所述护板控制器通过这两根并行的总线导线相互连接，

所有包含控制指令和测量数据的数字信号均能够通过其中的第一根或第二根总线导线来馈送；

每个所述护板控制器以下列方式被编程：通过其中一根总线导线接收到的信号被传递到一个输入元件(52)以执行下列操作：

-包含与分别被调用的护板控制器相关联的码字的控制信号被传递到该护板控制器的相应操作单元以用于执行；

-同时并且无延迟地，在另一根总线导线上发出确认信号，确认指令信号的接收和/或执行，

-在其中一根总线导线上接收到的、不包含与相应护板控制器相关联的信号被馈送到相邻的护板控制器。

2.如权利要求1所述的支撑控制器，其特征在于，所述护板控制器具有一个放大器，用于未由分别对应于被调用的护板控制器的码字所占用的信号，该信号通过两根总线导线中的至少一根总线导线输入。

3.如权利要求1或2所述的支撑控制器，其特征在于，每个护板控制器具有一个开关元件，可以通过这个开关元件将至少一根总线导线的芯线分开。

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